(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電設備の出力のスケジュールを表示すると共に、出力のスケジュールに応じて機器のパラメータの経時情報を表示する表示手段と、
前記機器のパラメータの経時情報に基づいた前記機器の状態情報を記憶する記憶手段と、
前記機器のパラメータの経時情報に応じて前記記憶手段に記憶された前記機器の状態情報を表示手段に表示させる可視化制御手段とを備え、
前記発電設備は、
圧縮機からの圧縮流体及び燃料を燃焼する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスを膨張して動力を得るガスタービンとを備え、
前記機器は前記燃焼器であり、
更に、
前記記憶手段に記憶された前記経時情報から前記燃焼器の空気流量、燃料流量及び火炎温度を計算する計算手段と、
前記記憶手段に記憶された前記経時情報、前記計算手段により計算された前記燃焼器の状態情報、過去の経時情報に基づいて前記燃焼器を含む前記発電設備の運転状態を解析する解析手段とを備え、
前記可視化制御手段は、
前記計算手段、前記解析手段の少なくとも何れかにより得られた情報を前記表示手段に表示させる
ことを特徴とする発電設備の運転支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電設備の運転支援装置において、
前記解析手段は、
前記記憶手段に記憶された前記燃焼器の状態情報から前記発電設備の出力のスケジュールに応じて前記燃焼器及び前記発電設備の運転状態と経年特性を解析・予測する機能を備え、
前記スケジュールに応じて、前記燃焼器の状態情報についての経年特性を事前に表示する
ことを特徴とする発電設備の運転支援装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発電設備の運転支援装置において、
前記解析手段は、
前記解析・予測した前記燃焼器及び前記発電設備の運転状態、経年特性と、前記燃焼器及び前記発電設備の過去の運転状態、経年特性を比較する機能とを備え、
比較結果を前記燃焼器及び前記発電設備の運転状態と経年特性の解析・予測に反映させる
ことを特徴とする発電設備の運転支援装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電設備の運転支援装置において、
前記燃焼器のパラメータの経時情報は、
バーナ部以外から供給する二次空気の導入状態である
ことを特徴とする発電設備の運転支援装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電設備の運転支援装置において、
前記燃焼器は複数のバーナを有し、
前記燃焼器のパラメータの経時情報は、
保炎を主なる目的とした第１のバーナから供給する燃料の導入状態、燃焼器の主なる燃焼を司る第２のバーナから供給する燃料の導入状態、追い焚きを主目的とする第３のバーナから供給する燃料の導入状態、及び燃焼振動の抑制を主目的とする第４のバーナから供給する燃料の導入状態、第１のバーナ及び第２または第３または第４のバーナへの空気の導入状態のいずれかを含む
ことを特徴とする発電設備の運転支援装置。
【請求項６】
請求項４もしくは請求項５に記載の発電設備の運転支援装置において、
前記状態情報は、
前記ガスタービンの負荷に対する前記燃焼器の圧力の変動の情報を含む
ことを特徴とする発電設備の運転支援装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発電設備の運転支援装置において、
前記ガスタービンの負荷に対する前記燃焼器の圧力の変動の情報は、
圧力の変動の周波数が複数の領域の周波数帯に分けられている
ことを特徴とする発電設備の運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電設備の運転支援装置に関し、発電設備に応じて機器の状況を確認できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所として構築される発電設備は、圧縮機、燃焼器、タービンからなるガスタービンや、熱交換器等様々な機器を構成要素としている。火力発電所の建設目的や運用方法等により、同じ発電設備を備えていても運転の状況が異なることもあり、また、構成機器の相違や燃焼器の燃料組成の違いにより機器相互の影響が異なっている。更に、大気温度が異なる季節の違いや、火力発電所の建設地域の違いによっても機器に対する影響が異なっている。
【０００３】
火力発電所では、発電設備の定期点検等により機器の運転を停止し、点検が終了した後に再稼動している。再稼動時には機器の調整運転を実施するが、機器の仕様に基づいて機器の能力に余裕を持たせた運転範囲の確認が行われることになる。機器の仕様とは別に、発電設備毎の特徴や過去の運転データを考慮することで、機器の能力を最大限に生かした運転が行えることになる。
【０００４】
このような状況から、機器の信頼性の指標を明確にする技術として、発生する不具合状態に関する情報を解析・検討する技術が知られている（特許文献１参照）。特許文献１の技術は、多数のデータから統計処理に適したデータを作成することができるが、複雑な演算処理が必要であり、発生する不具合の予測や回避、機器の状況を確認できるようにはなっていない。
【０００５】
発電設備の運転スケジュールに応じて、機器の状況を目視で確認することができるようになれば、機器の仕様を始めとして、発電設備毎の特徴や過去の運転データを加味した状態で、機器の能力を最大限に生かした調整を行い、効率的な運転を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７―２６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、発電設備の運転スケジュールに応じて、機器の状況を目視で確認することができる発電設備の運転支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の発電設備の運転支援装置は、発電設備の出力のスケジュールを表示すると共に、出力のスケジュールに応じて機器のパラメータの経時情報を表示する表示手段と、前記機器のパラメータの経時情報に基づいた前記機器の状態情報を記憶する記憶手段と、前記機器のパラメータの経時情報に応じて前記記憶手段に記憶された前記機器の状態情報を表示手段に表示させる可視化制御手段とを備え、前記発電設備は、圧縮機からの圧縮流体及び燃料を燃焼する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスを膨張して動力を得るガスタービンとを備え、前記機器は前記燃焼器であり、更に、前記記憶手段に記憶された前記経時情報から前記燃焼器の空気流量、燃料流量及び火炎温度を計算する計算手段と、前記記憶手段に記憶された前記経時情報、前記計算手段により計算された前記燃焼器の状態情報、過去の経時情報に基づいて前記燃焼器を含む前記発電設備の運転状態を解析する解析手段とを備え、前記可視化制御手段は、前記計算手段、前記解析手段の少なくとも何れかにより得られた情報を前記表示手段に表示させることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る本発明では、可視化制御手段により、機器のパラメータの経時情報に応じて機器の状態情報を表示手段に表示させるので、出力のスケジュールに応じて機器の状態情報を表示させることができる。これにより、発電設備の運転スケジュールに応じて、機器の状況を目視で確認することが可能になる。
そして、運転スケジュールに応じて、燃焼器のパラメータの状態、過去の燃焼器のパラメータの状態を表示手段に表示させて目視で確認することができる。
【００１０】
発電設備の出力のスケジュールは、負荷の状態を徐々に定格負荷の状態にする運転スケジュールや、負荷の状態を急上昇、急下降させる運転スケジュールに対応することが可能である。
【００１３】
また、請求項２に係る本発明の発電設備の運転支援装置は、請求項１に記載の発電設備の運転支援装置において、前記解析手段は、前記記憶手段に記憶された前記燃焼器の状態情報から前記発電設備の出力のスケジュールに応じて前記燃焼器及び前記発電設備の運転状態と経年特性を解析・予測する機能を備え、前記スケジュールに応じて、前記燃焼器の状態情報についての経年特性を事前に表示することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る本発明では、運転スケジュールに応じて、発電設備の運転状態と燃焼器の経年特性を表示手段に表示させて目視で確認することができる。
【００１５】
また、請求項３に係る本発明の発電設備の運転支援装置は、請求項２に記載の発電設備の運転支援装置において、前記解析手段は、前記解析・予測した前記燃焼器及び前記発電設備の運転状態、経年特性と、前記燃焼器及び前記発電設備の過去の運転状態、経年特性を比較する機能とを備え、比較結果を前記燃焼器及び前記発電設備の運転状態と経年特性の解析・予測に反映させることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に係る本発明では、燃焼器及び発電設備の運転状態と経年特性の過去の状態を比較して解析・予測に反映することができる。
【００１７】
本発明の発電設備の運転支援装置では、比較された解析・予測の結果は、解析手段にフィードバックされる。また、解析手段は、燃焼器の圧力変動等の特性を予測し、予測した圧力変動値等の特性が閾値を超える場合に、安全な運転を実施するように燃焼器のパラメータを計算し、燃焼器の圧力変動値等が閾値を超えるのを回避する機能を持たせることができる。
【００１８】
また、請求項４に係る本発明の発電設備の運転支援装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電設備の運転支援装置において、前記燃焼器のパラメータの経時情報は、バーナ部以外から供給する二次空気の導入状態であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る本発明では、バーナ部以外から供給する二次空気の導入状態に基づいた燃焼器の状態を表示させることができる。
【００２０】
また、請求項５に係る本発明の発電設備の運転支援装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電設備の運転支援装置において、前記燃焼器は複数のバーナを有し、前記燃焼器のパラメータの経時情報は、保炎を主なる目的とした第１のバーナから供給する燃料の導入状態、燃焼器の主なる燃焼を司る第２のバーナから供給する燃料の導入状態、追い焚きを主目的とする第３のバーナから供給する燃料の導入状態、及び燃焼振動の抑制を主目的とする第４のバーナから供給する燃料の導入状態、第１のバーナ及び第２または第３または第４のバーナへの空気の導入状態のいずれかを含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項５に係る本発明では、第１のバーナ（プリバーナ、パイロットバーナ等と呼ばれる）、第２のバーナ（メインバーナ等と呼ばれる）、及び、追炊き、燃焼振動の抑制を主目的とした第３のバーナ、第４のバーナから供給する燃料の導入状態、各バーナへの空気の導入状態に基づいた燃焼器の状態を表示させることができる。
【００２２】
また、請求項６に係る本発明の発電設備の運転支援装置は、請求項４もしくは請求項５に記載の発電設備の運転支援装置において、前記状態情報は、前記ガスタービンの負荷に対する前記燃焼器の圧力の変動の情報を含むことを特徴とする。
【００２３】
請求項６に係る本発明では、ガスタービンの負荷に対する燃焼器の圧力の変動の情報、即ち、発電設備の出力に応じた燃焼振動の情報を表示させることができる。
【００２４】
また、請求項７に係る本発明の発電設備の運転支援装置は、請求項６に記載の発電設備の運転支援装置において、前記ガスタービンの負荷に対する前記燃焼器の圧力の変動の情報は、圧力の変動の周波数が複数の領域の周波数帯に分けられていることを特徴とする。
【００２５】
請求項７に係る本発明では、圧力の変動（振動）を複数の周波数帯に分けた状態で燃焼振動として表示させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の発電設備の運転支援装置は、発電設備の運転スケジュールに応じて、機器の状況を目視で確認することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の運転支援装置が適用される発電設備の概略系統図である。
【図２】ガスタービン系統の断面図である。
【図３】運転支援装置の機能ブロック構成図である。
【図４】圧力の変動の周波数と圧力変動値との関係図である。
【図５】ガスタービンの運転スケジュールを表すグラフである。
【図６】ガスタービンの運転スケジュールを表すグラフである。
【図７】ガスタービンの運転スケジュールを表すグラフである。
【図８】ガスタービンの運転スケジュールを表すグラフである。
【図９】ガスタービンの負荷と燃焼器の圧力変動の関係を表すグラフである。
【図１０】圧力の強度分布を表すグラフである。
【図１１】ガスタービンの負荷と燃焼器の圧力変動の関係を表すグラフである。
【図１２】ガスタービンの負荷と燃焼器の圧力変動の関係を表すグラフである。
【図１３】ガスタービンの負荷と燃焼器の圧力変動の関係を表すグラフである。
【図１４】変動周波数帯とガスタービンの負荷の関係を表すグラフである。
【図１５】燃焼器の圧力変動の状況を表すグラフである。
【図１６】燃焼器の配置状況の概念図である。
【図１７】圧力の強度分布を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に基づいて発電設備及び発電設備の運転支援装置の概略を説明する。
【００２９】
図１には本発明の運転支援装置が適用される発電設備の概略系統、図２にはガスタービン系統の断面、図３には運転支援装置の機能ブロック構成、図４には圧力の変動の周波数と圧力変動値との関係を示してある。
【００３０】
図１に示すように、発電設備のタービン設備１には、圧縮機２及びガスタービン３が備えられ、圧縮機２で圧縮された圧縮空気HAirと燃料ガスｆが燃焼器４に送られる。燃焼器４では燃料ガスｆが燃焼され、燃焼ガスＥがガスタービン３に送られて膨張されて発電機Ｇにより発電動力が得られる。
【００３１】
ガスタービン３の排気ガスは排熱回収ボイラー５で熱回収され、排気ガス処理装置で浄化処理された後、煙突６から大気に放出される。排熱回収ボイラー５には、蒸気タービン７の排気蒸気ＳＴを復水器８で凝縮した復水ＦＷが給水され、排熱回収ボイラー５ではガスタービン３の排気ガスにより蒸気を発生させる。排熱回収ボイラー５で発生した蒸気は蒸気タービンで膨張されて発電動力が得られる。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、タービン設備１の圧縮機２の出口部とガスタービン３の入口部との間に燃焼器４が備えられ、燃焼器４には、大気と隔離された流体通路及び燃焼室を備えている。燃焼器４は、少なくとも１本、設備の規模に応じてタービン設備１の周方向に多数本（例えば、１２本）備えられている。燃焼器４には圧力を検出する検出手段が備えられ、燃焼時の圧力が経時的に計測されて記憶される。そして、圧力の変動が周波数毎に燃焼器の圧力変動値として評価されるようになっている。
【００３３】
図２（ｂ）に示すように、燃焼器４は、詳細な説明は省略するが、バーナ５１を備えている。バーナ５１は、例えば、保炎を主なる目的とした第１のバーナ、燃焼器の主なる燃焼を司る第２のバーナ、追い焚きを主目的とする第３のバーナ、及び、燃焼振動の抑制を主目的とする第４のバーナを備えている。
【００３４】
図中５２は、第１のバーナに燃料を供給する第１のバーナノズルであり、第１のバーナノズル５２から燃料ｆ１を供給して保炎性の高い拡散燃焼等の第１燃焼を行う。図中５３は、第２のバーナに燃料を供給する第２のバーナノズルであり、第２のバーナノズル５３から燃料ｆ２を供給して予混合燃焼による主なる燃焼を行う。
【００３５】
また、燃焼器４は、第３のバーナに燃料を供給する第３のバーナノズルを備え、第３のバーナノズルから燃料を供給して追炊きの燃焼を行う。また、第４のバーナに燃料を供給する第４のバーナノズルを備え、第４のバーナノズルから燃料を供給して燃焼振動の抑制等を主目的する燃焼を行う。このため、燃焼器４は、保炎及び主なる燃焼以外の特殊機能を有した構造とされている。
【００３６】
また、燃焼器４は、二次空気の導入量を制御することにより燃焼領域の燃空比が調整され、ガスタービン出力や燃料組成等に応じた最適な燃焼に調整される構造とされている。
【００３７】
燃焼器４のパラメータとして、第１のバーナノズル５２への燃料の供給比率（燃焼器４に供給する燃料のうち第１のバーナへ供給する燃料ｆ１の割合：ｆ１rate）及び二次空気の導入量、第１、第２、第３及び第４のバーナへの空気の供給割合、窒素酸化物（NOx）低減のための燃焼器４への水、水蒸気またはガスタービン排気ガスの噴霧量などが挙げられる。ｆ１rateを適宜調整することにより保炎性の調整や窒素酸化物（NOx）の排出量を抑制している。また、水、水蒸気またはガスタービン排気ガスを噴霧することによりNOxの排出量を抑制している。ｆ１rateの調整や二次空気の導入量の制御は、ガスタービン３の負荷（出力）に応じて調整される（経時情報）。
【００３８】
図３に示すように、発電設備の運転を行うための統合制御室１１には表示手段としてのモニタ１２が備えられている。モニタ１２には、ガスタービン３の負荷（出力）のスケジュールと共に、スケジュールに応じて燃焼器４のパラメータの経時情報であるｆ１rate及び二次空気の導入量の経時情報が表示される。
【００３９】
一方、燃焼器４には燃焼ガスの流通時の圧力を検出する検出手段が備えられ、燃焼時の圧力（燃焼振動）が経時的に計測される。圧力の変動が周波数毎に燃焼器４の圧力変動値として評価される。図４には圧力の変動の周波数と圧力変動値との関係を示してある。図４に示すように、圧力の変動の周波数が、例えば、領域（周波数帯）Ａから領域Ｋの１１の周波数帯の領域に区切られている。
【００４０】
図４に示した情報は、燃焼器４の状態の情報（機器の状態情報）として記憶手段１４（図３）に蓄積（記憶）されている。記憶手段１４には、燃焼時の圧力の情報の他に、燃焼器４の温度の情報等、あらゆる状態情報が蓄積されている。
【００４１】
図３に示すように、記憶手段１４に記憶された経時情報から燃焼器４の空気流量、燃料流量及び火炎温度が計算手段１５で計算される。記憶手段１４に記憶された経時情報、計算手段１５により計算された燃焼器４の状態情報、過去の経時情報に基づいて燃焼器４を含む発電設備の運転状態を解析する解析手段１６が備えられている。
【００４２】
詳細は後述するが、燃焼器４の圧力（振動）や温度の情報が可視化制御手段１３で任意に選択され、即ち、計算手段１５、解析手段１６の少なくとも何れかにより得られた情報が選択され、ガスタービン３の負荷（出力）のスケジュールと共に燃焼器４の状態の情報がモニタ１２に表示される。
【００４３】
また、解析手段１６には、記憶手段１４に記憶された燃焼器４の状態情報から発電設備の出力のスケジュールに応じて燃焼器４及び発電設備の運転状態と経年特性を解析・予測する解析予測機能１７を備え、スケジュールに応じて、燃焼器４の状態情報についての経年特性を事前に表示する。このため、運転スケジュールに応じて、発電設備の運転状態と燃焼器４の経年特性をモニタ１２に表示させて目視で確認することができる。
【００４４】
また、解析手段１６には、解析予測機能１７で解析・予測した燃焼器４及び発電設備の運転状態、経年特性と、燃焼器４及び発電設備の過去の運転状態、経年特性を比較する比較機能１８とを備え、比較結果を燃焼器４及び発電設備の運転状態と経年特性の解析・予測に反映させる。このため、燃焼器４及び発電設備の運転状態と経年特性の過去の状態を比較して解析・予測に反映することができる。
【００４５】
上述した発電設備の運転支援装置では、比較された解析・予測の結果は、解析手段１６にフィードバックされる。また、解析手段１６は、燃焼器４の圧力変動等の特性を予測し、予測した圧力変動値等の特性が閾値を超える場合に、安全な運転を実施するように燃焼器４のパラメータを計算し、燃焼器４の圧力変動値等が閾値を超えるのを回避する機能を持たせることができる。
【００４６】
図５から図８に基づいて、ガスタービン３の負荷のスケジュールに応じた燃焼器４の状態の表示のさせ方の例を説明する。
【００４７】
図５にはガスタービンの負荷を徐々に定格負荷の状態にする運転スケジュールに応じた燃焼器の温度状態を表示した状況を示してある。
【００４８】
図５に示すように、時刻の経過と共にガスタービン３の負荷（太実線）が段階的に高く設定され、最終的に定格負荷になるように各機器の運転が調整される。ガスタービン３の負荷を上昇させる際に、各ガスタービン負荷で一定とする条件の下で、第１のバーナのより保炎性の高い燃焼部への燃料比率ｆ１rate（細実線）を低くして、主なる燃焼を司る第２のバーナからの予混合燃焼の燃料の割合を増加させ、または、ｆ１rate比を高くして第１のバーナからの拡散燃焼の燃料の割合を増加させる。同様に、二次空気の量（点線）を増加させて燃焼器４の出口側の空気量を増加させる。
【００４９】
図５に太実線で示したスケジュールでガスタービン負荷を上昇させつつ、各ガスタービン負荷で一定とする条件の下でｆ１rateを調整し、各ｆ１rateにおけるガスタービンの状態を確認する。同様に、二次空気の量を調整し、各二次空気の供給割合におけるガスタービンの状態を確認する。調整範囲における裕度とガスタービンの状態を確認するため、運転スケジュールに応じた燃焼器４の温度状態が表示される。
【００５０】
燃焼器４の温度は、例えば、第１のバーナである保炎部の燃焼ガス温度Ｔｐ、主なる燃焼を司る第２のバーナ部の燃焼ガス温度Ｔｍ、燃焼器４の出口における燃焼ガス温度Ｔｂが表示される。表示は、太実線で示したスケジュールの過渡時等、任意の場所に表示することができる。燃焼器４の温度の状況を確認することにより、ｆ１rateの調整の余裕状況を目視で確認することができると共に、二次空気量の調整による状態変化を目視で確認することができる。
【００５１】
例えば、定期点検が終了した後の試験運転の際に、燃焼器４の各部の温度の状況に基づいて、ｆ１rateの調整の余裕状態（燃料分配の状態等）、二次空気の供給の余裕状態（空気供給通路の開閉状態等）を確認することにより、これらのデータに基づき余裕を最大限に生かした調整ならびに運転が可能になる。これにより、燃焼器４の仕様を始めとして、発電設備の実際の運転の影響（季節等の影響）、過去の運転データを加味した状態で、燃焼器４や圧縮機２、ガスタービン３等の能力を最大限に生かした調整運転を行うことができる。
【００５２】
また、燃焼の調整運転のデータをモニタ１２に表示しているので、必要な時刻のモニタ１２の画面データをプリントアウトまたはファイルに出力することで、燃焼器４の温度の状況に関連した試験運転の報告書として、プリントアウトした書類を用いることができる。
【００５３】
図６、図７にはガスタービン３の負荷を徐々に定格負荷の状態にする運転スケジュールに応じた燃焼器４の圧力状態（圧力の変動の各周波帯の状態）を表示した状況を示してあり、図６は部分負荷の状況、図７は定格負荷の状況を示してある。
【００５４】
図５に示したスケジュールの状況と同様に、太実線で示したスケジュールでガスタービン負荷を上昇させつつｆ１rateを調整し、ｆ１rateの調整による状態変化を確認する。同様に、二次空気の量を調整し、各二次空気の供給割合におけるガスタービン３の状態を確認する。調整の余裕の状態を確認するため、運転スケジュールに応じた燃焼器４の圧力状態が表示される。特に、図６、図７には周波数帯Ａ、周波数帯Ｂおよび周波数帯Ｃの状況例を示している。
【００５５】
図６に示すように、部分負荷の運転域におけるｆ１rateの調整の状態、二次空気の供給の状態に応じ、圧力の変動の各周波帯における状態が具体的に表示される。また、図７に示すように、定格負荷の運転域におけるｆ１rateの調整の状態、二次空気の供給の状態に応じ、圧力の変動の各周波帯における状態が具体的に表示される。尚、一つの表示で図６、図７に示した状況を示すことも可能である。
【００５６】
燃焼器４の圧力の変動の各周波帯における状態を確認することにより、燃焼器４の燃焼振動に応じてｆ１rateの調整の余裕状況を目視で確認することができると共に、各二次空気の供給割合におけるガスタービン３の状態を目視で確認することができる。
【００５７】
例えば、定期点検が終了した後の試験運転の際に、燃焼器４の燃焼振動の状況に基づいて、ｆ１rateの調整の余裕状態（燃料分配の状態等）、二次空気の供給の余裕状態を確認することにより、これらのデータに基づき余裕を最大限に生かした調整ならびに運転が可能になる。これにより、燃焼器４の仕様を始めとして、発電設備の実際の運転の影響（季節等の影響）、過去の運転データを加味した状態で、燃焼器４や圧縮機２、ガスタービン３等の能力を最大限に生かした調整運転を行うことができる。
【００５８】
また、燃焼の調整運転のデータをモニタ１２に表示しているので、必要な時刻のモニタ１２の画面データをプリントアウトまたはファイルに出力することで、燃焼器４の燃焼振動の状況に関連した試験運転の報告書として、プリントアウトした書類を用いることができる。
【００５９】
図８にはガスタービン３の負荷を急上昇、急下降させた際のガスタービン負荷と排ガス温度（Tex）の経時変化と、任意の時間における燃焼器４の圧力変動の状態変化（各周波帯における圧力変動の状態変化）について時間を追って表示した状況を示してある。
【００６０】
ガスタービン３の負荷を急上昇、急下降させると、ガスタービン３の負荷が図中実線で示したように変化し、ガスタービン３の負荷の変動に対応して排ガス温度が図中点線で示したように変化する。ガスタービン３の負荷の変動に応じ、燃焼器４の圧力変動の各周波帯の状態の様子が具体的に表示される。
【００６１】
ガスタービン３の負荷を急激に変更する運転の際に、燃焼器４の圧力変動の状況や状態の変化について特に注意するべき事柄を表示することにより、圧力変動値やグラフ（図４）の場合に比較して、状況の変化を目視で容易に確認・把握することができる。
【００６２】
図９、図１０に基づいて燃焼器４の圧力変動の状況を表すための具体的な方法を説明する。
【００６３】
図９には、ガスタービン３の出力と、燃焼器４の圧力の変動の最大値の関係について、周波数帯をパラメータにして示してある。図９では、例えば、周波数を周波数帯の領域Ａから領域Ｋの領域に分割し（図４参照）、領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｈの最大の圧力変動値をプロットしている。図１０にはガスタービン３の出力に対する、周波数帯の領域Ａから領域Ｉにおける燃焼器４の圧力変動の最大値の等圧線図を示してある。
【００６４】
図９に示すように、周波数が低い周波数帯の領域Ａ（実線○印）から順に、領域Ｂ（実線△印）、領域Ｃ（実線□印）、領域Ｇ（実線■印）、領域Ｈ（実線▼印）における最大の圧力変動値がガスタービン３の負荷に応じて表示されている。
【００６５】
また、図１０に示すように、周波数帯の領域Ａから領域Ｉの区分に応じて、最大の圧力変動値の等圧分布が濃淡（色分け）により表示されている。例えば、ガスタービン３の負荷上昇に応じ、色が濃い範囲の周波数帯の区分で強い燃焼振動を生じていることが目視できる。
【００６６】
図９、図１０の特性により、ガスタービン３の負荷に応じた、周波数帯の領域毎の圧力変動の状況を把握することができる。把握した状況が、例えば、図６から図８に示したように、運転スケジュールに応じて表示される。また、図９、図１０の状態がそのままモニタ１２に表示される。
【００６７】
図９、図１０の特性は、季節毎、月毎等における過去のデータとして、また、機器の製作時の初期性能による基準のデータとして、記憶手段１４に記録され、定期点検後の試験運転時や通常運転時の監視・比較のために必要なデータが可視化制御手段１３で選択される。
【００６８】
図１１から図１６に基づいて燃焼器４の圧力変動の状況（燃焼振動）を表すデータの例と表示例を説明する。これらのデータを基にして表示される燃焼振動の状況を容易に把握しつつ、設備を運転することができる。
【００６９】
図１１から図１３にはガスタービン３の負荷に応じて、第１のバーナへ供給する燃料の比率ｆ１rateの調整の状態、二次空気の導入状態を変更した際の圧力変動の最大値の状況を示してあり、図１１は燃焼器４の圧力変動の周波数の周波数帯が領域Ａの場合、図１２は燃焼器４の圧力変動の周波数の周波数帯が領域Ｃの場合、図１３は燃焼器４の圧力変動の周波数の周波数帯が領域Ｅの場合である。
【００７０】
図のグラフ中で□印は基準の状態、○印はｆ１rateを下げた状態、△はｆ１rateを上げた状態、◇印は二次空気の導入量を増加した状態を示してある。図１１から図１３に示したように、ｆ１rateの調整、二次空気の導入量を調整することで、それぞれの周波数帯（領域Ａ、Ｃ、Ｅ）毎の圧力変動の変化（燃焼振動の変化）を、ガスタービン３の負荷に応じて把握することができる。例えば、領域Ｅの周波数帯においては、二次空気を導入することで、圧力変動を抑制しながらガスタービン３の負荷を上昇させることができる。
【００７１】
図１１から図１３の状況は、季節毎、月毎等における過去のデータとして、また、機器の製作時の初期性能による基準のデータとして、記憶手段１４に記録され、定期点検後の試験運転時や通常運転時の監視・比較のために、必要なデータが可視化制御手段１３で選択される。また、図１１から図１３の状況のデータを必要に応じてモニタ１２に表示することができる。
【００７２】
図１４にはガスタービン３の負荷に応じて、圧力変動値が最大になった際の周波数値の状況を示してあり、図１４（ａ）は領域Ｈ、図１４（ｂ）は領域Ｇ、図１４（ｃ）は領域Ｄの状況である。
【００７３】
図１４に示した周波数の状況は、各周波数帯で異なる傾向を有すること、また、互いの領域に対する影響を確認することができる。例えば、図１４（ａ）の領域Ｈではガスタービン負荷に応じて卓越周波数が低下する傾向を示し、図１４（ｂ）の領域Ｇでは上昇する傾向を有する。また、周波数帯の相互の影響も確認することができる。例えば、周波数帯の領域Ｈと領域Ｄに挟まれた領域Ｇの周波数値が、ガスタービンの低負荷では周波数帯の領域Ｄ側に近づき、ガスタービン負荷の上昇に伴って周波数帯の領域Ｈに近づくように変化する様子を確認することができる。
【００７４】
図１４の状況は、季節毎、月毎等における過去のデータとして、また、機器の製作時の初期性能による基準のデータとして、記憶手段１４に記録され、定期点検後の試験運転時や通常運転時の監視・比較のために、必要なデータが可視化制御手段１３で選択される。また、図１４の状況のデータを必要に応じてモニタ１２に表示することができる。
【００７５】
図１５には、ガスタービン３の負荷に対し、１２本の燃焼器４の燃焼振動の最大値を示す燃焼器番号を示してある。即ち、燃焼振動の周波数帯である領域Ａ（実線○印）、領域Ｂ（実線△印）、領域Ｃ（実線□印）、領域Ｄ（実線▽印）、領域Ｅ（実線●印）、領域Ｆ（実線▲印）、領域Ｇ（実線■印）、領域Ｈ（実線▼印）及び領域Ｉ（実線◇印）で、圧力変動が最大値を示す燃焼器４の設置位置に関する燃焼器番号を示してある。
【００７６】
図１５の情報に基づいて、各周波数帯で圧力変動値が最大値を示す燃焼器４の相互関係を、ガスタービンの出力に応じて把握することができる。
【００７７】
図１６には燃焼器４の配置状態の概念、即ち、図２の軸方向から見た状態の燃焼器４の配置状態の概念、図１７には、ガスタービン３の負荷に対し、１２本の燃焼器４の圧力変動の最大値を示す燃焼器番号を４つのグループに分けて、ガスタービン負荷−周波数帯線図上にマップ状に示してある。
【００７８】
図１７の情報に基づいて、周波数帯の領域Ａから領域Ｉの区分に応じて、最大の圧力変動値を示す燃焼器番号のグループが濃淡（色分け）により把握することができる。例えば、ガスタービン３の負荷に応じ、色が濃い燃焼器グループの区分で、領域ＤおよびＧの周波数帯の強い燃焼振動を生じていることが目視できる。
【００７９】
図１５、図１７の状況は、季節毎、月毎等における過去のデータとして、また、機器の製作時の初期性能による基準のデータとして、記憶手段１４に記録され、定期点検後の試験運転時や通常運転時の監視・比較のために、必要なデータが可視化制御手段１３で選択される。また、図１４の状況のデータを必要に応じてモニタ１２に表示することができる。
【００８０】
上述した発電設備の運転支援装置は、ガスタービン発電プラントの運転に係り、かつ燃焼振動に代表される圧力変動が様々な要因により増幅する実際のプラントの状態を可視化して表示することにより、プラントの運転を支援するものである。特に、プラントの異常や不具合を経年的に記録し、経年特性とともに一緒に表示することにより、通常運転時に不具合等を早期に発見・把握し、対策を施すことが可能となる。また、次期定期点検時の部品補修計画の確度を上げることができるため、定期点検期間の短縮、補修コストの低減を図ることができ、プラントの稼働率を上昇させることも可能となり、コスト低減効果は大きい。また、ガスタービン発電プラントに限らず、汽力発電プラント、原子力発電プラント、ガスタービンエンジン、自動車用エンジン等のモニタリングに適用することが可能で有り、圧力変動を伴う総合機器を扱うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、発電設備の運転支援装置の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１  タービン設備
２  圧縮機
３  ガスタービン
４  燃焼器
５  排熱回収ボイラー
６  煙突
７  蒸気タービン
８  復水器
１１  統合制御室
１２  モニタ
１３  可視化制御手段
１４  記憶手段
１５  計算手段
１６  解析手段
１７  解析予測機能
１８  比較機能
５１  バーナ
５２  第１のバーナノズル
５３  第２のバーナノズル
HAir  圧縮空気
ｆ  ガスタービンの燃焼器に供給する全燃料
ｆ１  第１のバーナ（プリバーナ、パイロットバーナ等と呼ばれる）へ供給する燃料
ｆ２  第２のバーナ（メインバーナ等と呼ばれる）へ供給する燃料
ｆ１rate  燃焼器に供給する燃料のうちのｆ１の割合
Ｔｅｘ  ガスタービン排気ガス温度
Ｔｐ  第１のバーナ（プリバーナ、パイロットバーナ等と呼ばれる）部の燃焼温度
Ｔｍ  ガスタービン燃焼器の主バーナ部（主に第２のバーナ部であり、メインバーナ等とよばれる）の燃焼温度
Ｔｂ  ガスタービン燃焼器の出口ガス温度
Ｅ  燃焼器から排出される燃焼ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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